JPS63158470A - 信号測定装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は信号の測定に関する。特に、テレビジョン又
はビデオ信号中に存在するノイズを測定する方法及び装
置にする。

（従来技術とその問題点） テレビジョン信号中に存在するノイズのｒ、ｍ、ｓ。

レベル（二乗平均平方根レベル）を測定する必要がしば
しばある。テレビジョン信号は、フィールドを得るため
にラスターパターンで走査される一定数のラインから成
っており、２つのフィールドを組合わせて１つの完全な
画像が形成される。画像は１秒間に例えば５０回更新さ
れる。一般的に、ラスターを形成するラインの各々にノ
イズが存在する。一般的に、テレビジョン放送において
は、画像信号はフィールド中の大部分のラインで送信さ
れ、テスト信号やテレテキスト情報等の情報は残りのラ
インのうちの幾本かで送信される。しかし、１本ないし
数本のラインは予備として残される。ノイズの量の真の
値が放送信号により影響されずに得られるので、予備ラ
インの全て又は一部分のノイズレベルを測定することが
望ましい。代表的な６２５ラインシステムでは、１ライ
ンを走査するのに必要な時間は約６４マイクロ秒である
。

この時間は、ノイズ測定装置がノイズレベルの測定値を
得るために作動しなければならない最大可能時間である
。ただし、測定は各走査中の同一点において、すなわち
５０分の１秒毎に反復される。

従って、ノイズ測定装置は、適切な時に測定を行なうた
めにのみゲート制御されなければならず、また、反応時
間が速くなければならない。測定することが望ましいノ
イズは約２００ｋＨｚから約８　ＭＨｚまでの周波数帯
域の中にあり、従って測定装置は広い周波数応答を持つ
べきである。

高速Ａ／Ｄ変換器と、ｒ、ｍ、ｓ、レベルを計算するマ
イクロプロセッサとを利用してノイズレベルを直接測定
することが知られている。その装置は実現が困難であり
、また、対応できる周波数及びダイナミックレンジが限
られている。

もっと実際的な方法は、自動利得制御ループ（ＡＧＣル
ープ）を利用してノイズのレベルを一定レベルにセット
することである。そのループの利得は初めは未知であり
、既知のｒ、ｍ、ｓ、レベルの信号をループに供給した
後にサンプリングを行なって既知信号の振幅の変化を見
出すことによって測定されるものである。そのようなシ
ステムはエラーを生じがちであり、精密な結果を得るた
めにはビデオ信号の幾らかのフィールドにわたって測定
を行なう必要がある。

（発明の概要） 本発明は信号測定装置を提供する。この装置は、入力信
号に利得を与える手段と；その結果としての信号を既知
の基準レベルと比較し、それらの差の極性に依存する出
力を供給する手段と；入力信号に与える利得を変化させ
る帰還ループとから成っており；この帰還ループは、利
得を与えられた信号のレベルが基準レベルより低いか又
は高ければカウントアツプ又はカウントダウンするカウ
ンタと；選択された伝達関数の値を表すデータを記憶す
るメモリー素子と；カウンタの現在のカウントに応じて
メモリー素子から値を選択して、この値に関連した量だ
け利得を変化させる手段とを含んでおり；この装置はカ
ウンタのカウントを表わす出力信号を供給するようにな
っている。

測定されるべき信号はノイズ信号、特にラスター走査ビ
デオ信号上に存在するノイズであり、ビデオ信号の１本
以上の選択されたラインの一部分又は全体が周期的に測
定されるようにゲート制御される。

ノイズを測定するために、この装置は、入力信号経路に
ｒ、ｍ、ｓ、／ｄ、ｃ、変換器を含んでおり、この変換
器はゲート制御期間の間に値をカウンタに保持すること
ができるようにトラック／ホールド回路を含み、各々の
新たなゲート制御期間の始めにゼロからカウントしなけ
ればならないことに伴なう遅れを除去するのが好ましい
。

下記の理由から、伝達関数は真数関数であることが好ま
しいが、他の関数も適切なものとして望ましい。

この装置は遅／速制御手段とともに、ノイズ又は他の信
号のｒ、■、３．レベルが基準レベルより大きい或る量
より高いか否かを判定し、若し高ければ速い速度でカウ
ントするように遅／速制御手段をセットする手段をも含
むことができる。

本願の第２発明は信号測定方法を提供するものである。

この方法は、入力信号に利得を与え；その結果としての
信号のレベルが既知の基準レベルより低いか又は高けれ
ばカウントアツプ又はカウントダウンするカウンタをク
ロックし；そのカウントを使って、メモリー素子に記憶
されている選択された伝達関数を表わす複数の値から選
択された値を選び、その選択された値を負帰還信号とし
て適用して利得を変化させ；利得を与えられた入力信号
が基準レベルと実質上等しくなる平衡状態に到達するま
でこれらのステップを反復し；カウンタのカウントから
入力信号の信号レベルを表わす値を得るステップとを含
む。

本発明の好適な実施例においては、入力信号レベルの変
化を追跡するために、平衡状態は自動的に変化する。

添付図面を参照して本発明の好適な実施例について以下
に詳しく説明する。

（実施例） 第１図を参照する。この装置は、利得回路１を含み、こ
の利得回路は、その出力電圧Ｖ。ｕＬを、入力電圧Ｖｋ
ｎ及びディジタル人力Ｂ、〜Ｂ１□の両方から決まるレ
ベルにセットする。この装置は、ｒ、ｍ、ｓ、／ｄ、ｃ
、変換器も含み、この変換器は、電圧のｒ、ｍ、ｓ、値
を表わす信号ｖ０１、回路３に供給する。この回路３は
、信号Ｖ、□を既知の基準信号Ｖｒ＊ｆと比較する。例
えば比較器を含むことのある比較回路３からの出力は、
以下に更に説明するように遅／速制御手段を更に含むア
ップ／ダウンカウンタ４に供給される。アップ／ダウン
カウンタ４からのディジタル信号Ａ０〜Ａ７はＰＲＯＭ
５に供給され、ＰＲＯＭ５は、変換器４からの出力の真
数６を取って、これを利用して利得回路１へのディジタ
ル出力を制御する。従って、カウンタ４とＰＲＯＭ５と
はこの装置の帰還ループの一部分として作用する。この
装置の用途について更に詳しく説明する。

送信データを全く含まない予備ラインがビデオ信号のラ
スター走査中に検出され、随伴する同期パルスは当業界
において周知の方法で約６４ミリ秒のゲート期間を設定
するために使われる。このゲート期間中に、ビデオ信号
はノイズ測定装置へ到達することができる。信号Ｖｉａ
は利得回路ｌに供給される。第２図に示されているよう
に、利得回路１はディジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ
）７とアナログマルチプライヤ８とを含む、　ＦＲＯＭ
５からの入力信号Ｂは基準信号Ｖ、、ｆ　ｌと組合わさ
れ、入力の１つにおけるＢに比例するアナログ信号Ｘを
マルチプライヤ８に供給する。ノイズ信号Ｖｎはマルチ
プライヤ８で信号Ｘと組合わされ乗算されてＶｉｎ及び
Ｂに比例する出力信号Ｖ。ａｔを与える。実際、ＶＯｕ
ｔは Ｖｏｕｔ　”Ｂ　Ｖｒｍｔ　Ｉ　　Ｖ！、ｌ／２”’　
　　　（１）で与えられる。ここでｎはビット数（すな
わち、この場合は１２）である。

その代りに、利得回路１は、ディジタル入力Ｂによって
制御される数個のスイッチイン又はバイパス増幅器から
或ることもできる。

信号ＶＯｕ％は次にｒ、＋ｗ、ｓ、　／ｄ、ｃ、変換器
２に供給され、信号の真のｒ、＋ｗ、ｓ、値Ｖｒ＋　＠
＊　＊＋が得られる。

この変換のために数種の市販の装置が利用可能であり、
その構造を詳しく説明はしない。

この装置を使って結果を得るために利用可能な時間が短
いので、結果が急速に固定し且つ測定を行なう毎に変換
器が必ずしもＯボルトから出発しなくてもよいようにす
るため、第３図に示したトラック／ホールド回路９を利
用するのが好ましいことが判った。トラック／ホールド
回路は当業界において一般的なものであり、詳しくは説
明しない。この装置においては、ノイズ測定イネーブル
信号１０は、測定がなされるべき適当な時にトラック／
ホールド回路に供給される。第４Ａ図は、入力ｖ１とし
て装置に供給されるゲート制御されたノイズ信号を示す
、第４Ｂ図は、このノイズ信号に応答して生成され、約
６０マイクロ秒の持続時間を持ったノイズ測定イネーブ
ル信号１０を示す、第４Ｃ図は、ｒ、ｖｌ、ｓ、　／ｄ
、ｃ、装置から得られる典型的出力信号Ｌ＋　ｍ＋　Ｉ
ｍを示す。

再び第１図を参照すると、ｒ、ｍ、ｓ、／ｄ、ｃ、変換
器２からの信号！”、ＨＨａ　ｍ　１　＋は比較回路３
へ供給され、ＡＧＣ基準と比較される。カウンタ４を制
御するために差信号が使われる。これば高速カウント能
力を持った８ビツトアツプ／ダウンカウンタである。若
し信号ＶｒＨＴｈ＋１＋がＶｒｍｔより大きければ、カ
ウンタ４はカウントダウンするように制御され、若しＶ
ｒｈ　＠１ｎがｖｒ＊ｒより小さければ、カウントアツ
プ動作を開始するように制御される。比較回路３からの
出力も、それが基準レベルからも１デシベルより大きい
か否かを見るためにチェックされる。若しそうならば、
カウンタ４の遅／速制御手段が働いてカウンタ４の５番
目のビットをクロ′ツクする。すなわち、カウンタの各
単一ビットを通してクロックするのに要する時間を節約
する。

比較回路３からのライン１１はアップ／ダウンカウンタ
４を制御するために使われ、ライン１２は、比較回路３
からの出力がｖｒ＊ｒより１ｄＢより大きいか否かを見
るために同出力をその上でチェックするラインである。

カウンタ４からのディジタル出力はＰ　ＲＯＭ　５に供
給される。これはカウンタ４からの信号の真数を発生さ
せ、この真数データを帰還信号Ｂとして利得回路１に供
給する。第１図において、帰還信号Ｂはビットディジタ
ル信号Ｂ、〜Ｅ３ｔｚとして示されている。この帰還信
号は、第２図に関して以上に説明したように、入力ノイ
ズ信号に与えられる利得を変化させるために利用される
。次に、元の帰還Ｂにより決定される新しい利得を有す
るノイズ信号で再びループ化される。ノイズ信号がＶｒ
ｍｔより小さいか大きいかによりそれぞれカウントアツ
プ又はカウントダウンするカウンタで回路は連続的にル
ープ化される。カウンタがクロックアップ又はクロック
ダウンされる毎に異なる帰還値がＦＲＯＭ５から選択さ
れる。従って、この方法は試行錯誤の一種であり、平衡
状態となるまでサイクル毎に帰還値が変更される。この
点で、平衡状態が達成され、比較回路３からの出力信号
は択一的測定値でカウンタをクロックアップ又はクロッ
クダウンさせる。カウンタがカウントアツプ又はカウン
トダウンして平衡状態を達成し直そうとするので、ノイ
ズレベルの変化が追跡される。

平衡状態において、若しノイズのｒ、ｍ、ｓ、レベルが
Ｎであり、カウンタ４からの測定値がＤカウントであり
、真数帰還信号がＢであるならば、ＮＸＢ＝Ｖｒ＠ｆ であるが、Ｂ＝Ｄの真数 Ｖｒ＋ｅｆ ｌｏｇ　ＮＮｌｏｇ ｌｏｇ　ＮＮ−１ｏ　　（Ｖｒｍｔ　）　　ｌｏｇ　Ｂ
＝ｌｏｇ　　（Ｖｒｍｔ　）　　ｌｏｇ　（口の真数）
であるので、 勅■」し」四り二］］〒Ｌ」−１旦　　　（２）である
。これは直接的な関係であり、Ｎの対数が得られるので
Ｎがデシベルで容易に得られるという利点を持っている
。

従って、本装置におけるＦＲＯＭ５からの真数帰還の利
用は有利である。以上に述べた如く、カウンタ出力はノ
イズレベルに対数的に関係づけられており、従ってデシ
ベルへの変換には、各結果の対数の計算ではなくて単純
な乗算のみが必要である。

ノイズレベルが極めて高いか又は極めて低い両極端にお
いては、所要のディジタル利得は単純な線型スケールか
ら僅かに外れる。しかし、Ｄ／Ａ変換器７のためのコー
ドはＦＲＯＭ５に記憶されているので、ＦＲＯＭ５に記
憶されているデータを訂正することによってその外れを
調節するのは簡単なことであり、若し必要ならばこのＰ
ＲＯＭはデータ信号の真数自体ではなくて真数に関連し
た値を記憶することができる。

上記装置に使われたＦＲＯＭを、所望のデータを含むＲ
ＯＭで置換することができるということが理解されよう
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する装置を示すブロック図である
。 第２図は第１図の装置の利得回路として使うことのでき
る装置を示す。 第３図は第１図の装置のｒ）、ｓ、／ｄｃ変換器として
使うことのできる装置を示す。 第４図は第３図の装置に典型的に伴なう信号を示す。 第３図 。ノ′イズ信号 第４図 手続補正書（方式） １．事件の表示　　　昭和６２年特許願第１７４５８２
号２、発明の名称　　信号測定装置及び方法３、補正を
する者 事件との関係　　出願人 名　称　マルコーニ　インストルメンツ　リミテッド（
向合Ｓこ莢史ｔしン

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力信号に利得を与える手段と；その結果として
   の信号を既知の基準レベルと比較して、それらの差の極
   性に依存する出力を供給する手段と；入力信号に与えら
   れる利得を変化させるための帰還ループとから成ってお
   り；この帰還ループは、利得を与えられた信号のレベル
   が基準レベルより低いか高ければそれぞれカウントアッ
   プ又はカウントダウンするカウンタと、選択された伝達
   関数の値を表わすデータを記憶するメモリー素子と、カ
   ウンタの現在のカウントに応じてメモリー素子から値を
   選択し、この値に関連する量だけ利得を変化させる手段
   とを含んでおり；カウンタのカウントを表わす出力信号
   を供給するようにされた信号測定装置。
2. （２）ビデオフィールドの１つの選択されたラインの少
   くとも一部分上に存在する信号が周期的に測定されるよ
   うに入力信号をゲート制御するための手段を更に含むこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。
3. （３）比較手段への入力経路にｒｍｓ／ｄ．ｃ変換器を
   更に含むことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
   装置。
4. （４）ｒｍｓ／ｄ．ｃ変換器はトラック／ホールド回路
   を含むことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の装
   置。
5. （５）伝達関数は真数関数であることを特徴とする上記
   特許請求の範囲のいずれかに記載した装置。
6. （６）メモリー素子は読出し専用メモリー又はランダム
   アクセスメモリーのいずれかの型式であることを特徴と
   する上記特許請求の範囲のいずれかに記載した装置。
7. （７）カウント手段は、若し差が或る選択された量より
   大きければカウンタをもっと速くクロックする遅／速制
   御手段を含むことを特徴とする上記特許請求の範囲のい
   ずれかに記載した装置。
8. （８）入力信号に利得を与え；その結果としての信号の
   レベルが既知の基準レベルより低いか又は高ければカウ
   ントアップ又はカウントダウンするようにカウンタをク
   ロックし；そのカウントを利用して、メモリー素子に記
   憶されている選択された伝達関数を表わす複数の値から
   選択された値を選び、その選択された値を負帰還信号と
   して適用して利得を変化させ；平衡状態に到達して、利
   得を与えられた入力信号が基準レベルに実質上等しくな
   るまで、これらのステップを反復し；カウンタのカウン
   トから入力信号の信号レベルに対する値を導出するステ
   ップを含むことを特徴とする信号測定方法。
9. （９）平衡状態が自動的に変化して入力信号レベルを追
   跡することを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の方
   法。
10. （１０）入力信号は、各ビデオフィールドの１つの選択
    されたラインの少くとも一部分が周期的に測定されるよ
    うにゲート制御されるビデオ信号であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第８項又は第９項記載の方法。
11. （１１）カウンタの現在の値はゲート制御期間の間保持
    されることを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載の
    方法。
12. （１２）差が或る選択された量より大きければ、もっと
    速くカウントするようにカウンタがクロックされること
    を特徴とする特許請求の範囲第８項ないし第１１項のい
    ずれかに記載した方法。
13. （１３）伝達関数は真数関数であることを特徴とする特
    許請求の範囲第８項ないし第１２項のいずれかに記載し
    た方法。